帶柔性連接負(fù)載的交流伺服系統(tǒng)控制技術(shù)研究.pdf

1、隨著微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)和現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，交流傳動(dòng)取代直流傳動(dòng)成為必然的發(fā)展趨勢(shì)。永磁同步電機(jī)因其體積小、重量輕、效率高等優(yōu)點(diǎn)，在交流伺服系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)的調(diào)速控制通常采用電流內(nèi)環(huán)和轉(zhuǎn)速外環(huán)的雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)。在轉(zhuǎn)速環(huán)控制器設(shè)計(jì)時(shí)，通常將電機(jī)轉(zhuǎn)子-傳動(dòng)機(jī)構(gòu)-負(fù)載當(dāng)作一個(gè)剛體，慣量也直接折合到電機(jī)端。實(shí)際的伺服系統(tǒng)中，由于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不是理想剛體，而容易發(fā)生機(jī)械諧振現(xiàn)象，使得系統(tǒng)的電流和轉(zhuǎn)速發(fā)生持續(xù)大幅振蕩的現(xiàn)象

2、。因此，必須合理地設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速環(huán)控制器以避免機(jī)械諧振現(xiàn)象。
　　本文首先介紹了交流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展概況，簡(jiǎn)要分析了帶柔性連接負(fù)載的交流伺服系統(tǒng)研究現(xiàn)狀及存在的問題。接著從電機(jī)速度調(diào)節(jié)原理出發(fā)，在分析永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，討論了永磁同步電機(jī)矢量控制方案。將伺服系統(tǒng)中的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等效為一個(gè)扭轉(zhuǎn)彈簧，整個(gè)柔性連接伺服系統(tǒng)則簡(jiǎn)化為一個(gè)電機(jī)-彈簧-負(fù)載的二質(zhì)量系統(tǒng)，通過理論分析，建立起柔性連接伺服系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，而且分析了系統(tǒng)產(chǎn)生機(jī)械諧振的

3、機(jī)理。
　　然后設(shè)計(jì)提出了以偽隨機(jī)序列作為激勵(lì)的、對(duì)轉(zhuǎn)速環(huán)被控對(duì)象的頻率特性辨識(shí)方案，根據(jù)頻率特性辨識(shí)結(jié)果獲取系統(tǒng)諧振頻率的同時(shí)，得出對(duì)負(fù)載慣量、柔性連接環(huán)節(jié)的剛度等參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)的方法。通過仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)算法進(jìn)行驗(yàn)證。
　　在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化之后，從諧振產(chǎn)生的直觀原因出發(fā)，考慮抑制負(fù)載力矩的振蕩，利用擾動(dòng)觀測(cè)器對(duì)電機(jī)端的負(fù)載力矩進(jìn)行估計(jì)，并把估計(jì)結(jié)果補(bǔ)償?shù)搅亟o定端，設(shè)計(jì)提出了基于負(fù)載力矩觀測(cè)的反饋控制算法。利用仿真結(jié)果驗(yàn)證